主な違い – 重水素と水素の違い
水素は、周期表で原子番号1の最初の元素です。
これは、水素の原子核に陽子が1つあることを意味します。
重水素は、水素の安定同位体です。
同位体とは、同じ元素で陽子の数が同じで中性子の数が異なる原子のことなので、水素も重水素もそれぞれの原子核に陽子が1個ずつある構成になっています。
重水素と水素の主な違いは、重水素原子が原子核に中性子を1個含むのに対し、水素原子は原子核に中性子を1個も含まない点です。
水素とは？
水素は、原子番号1の化学元素です。
元素の周期表では1番目の元素です。
原子核に含まれる1個の陽子から構成されている。
水素の標準原子質量は1.00794uで、地球上に存在する元素の中で最も軽い。
水素原子は、11Hと表すことができる。
図1: 水素の化学構造。
水素は3つの同位体を持っています。
プロチウム、重水素、トリチウムです。
プロチウムは、この3つの同位体の中で最も多く存在する同位体です。
プロチウムは3つの同位体の中で最も多く、その存在比は約99％です。
そのため、通常の水素と同じように考えられています。
プロチウム原子は陽子1個で構成され、中性子を持ちません。
電子は結合していない状態で1個観測されます。
水素の電子配置は1s1です。
s軌道を1つだけ持ち、p軌道は持っていません。
水素は、H2ガスまたは水(H2O)という液体で存在するのが最も一般的です。
水素がH2気体である場合、非常に可燃性が高く、燃焼を起こす可能性があります。
そのため、化石燃料の処理に利用されている。
また、水素はアンモニアを製造する際の主要な反応物質としても使用される。
もう一つの重要な用途は、発電所における発電機の冷却水としての利用です。
重水素とは
重水素は、水素元素の安定同位体です。
陽子1個と中性子1個を持つ原子核を含む。
原子核の外側には電子が1個ある。
重水素の原子番号は1、原子質量は約2.014uです。
重水素は記号で2Hと表記される。
図2: 重水素の化学構造
地殻中の重水素の存在量は約0.015%です。
重水素は安定であるため、放射性元素ではありません。
通常の水素より重いため、重水素とも呼ばれる。
純粋な重水素ガスが見つかることは稀です。
ほとんどの場合、D2ガスよりもHD（H-D）ガスが見つかります。
重水は、H2O分子の代わりにD2O分子でできた水の形です。
D2OはH2Oより重いので重水と呼ばれる。
D2Oのモル質量は約20g/molであるのに対し、H2Oのモル質量は18g/molです。
重水は、有機化学の合成反応における重水素の供給源として利用される。
重水素の原子核は重陽子と呼ばれる。
この原子核の質量は約2.013uです。
重水素は奇数の陽子と奇数の中性子で安定です。
陽子や中性子の数が奇数の原子核の多くは不安定で、この不安定性からベータ崩壊を起こします。
重水素は重水という形で核分裂炉に使われる。
ここでは、中性子を減速させるために使用されます。
また、重水素は溶媒中の水素と軽い水素のスペクトルを区別するために、CDCl3としてプロトンNMR分光に使用されます。
重水素と水素の類似性
- 水素も重水素も1個の陽子と1個の電子から構成されている。
- 原子番号はどちらも1に等しい。
- どちらの原子も、s軌道しか持っていません。
- どちらの原子も、水の中に存在することができます。
重水素と水素の違い
定義
重水素。
重水素は水素元素の安定同位体です。
水素：水素は原子番号1の化学元素です。
原子質量
重水素。
重水素の原子質量は2.014uです。
水素 水素の原子質量は1.00794uです。
エレメンタルシンボル
重水素。
重水素は、Dまたは21Hと表記できる。
水素：水素はHまたは11Hで表される。
自然な豊かさ
重水素 重水素の存在量は約0.015%です。
水素 水素の存在比は約99％。
概要
重水素は、水素の同位体です。
プロチウムは最も多く存在する水素の同位体であるため、通常の水素として扱われる。
プロチウムの存在量は約99%です。
しかし、同位体であることに加え、重水素と水素には明確な違いがあります。
